WO2017032373A1

WO2017032373A1 - Verfahren zum betrieb einer riemenscheibenanordnung zum antrieb von nebenaggregaten eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2017032373A1
Application number: PCT/DE2016/200394
Authority: WO
Inventors: Benjamin Stober; Philipp Rasch; Jean Sieffert; Joseph GISSLER
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2016-08-24
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: DE112016003855B4; CN107848369B; DE112016003855A5; DE102015216079A1; CN107848369A

Abstract

Es ist ein Verfahren zum Betrieb einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei die Riemenscheibenanordnung eine über einen Riemen mit den Nebenaggregaten verbundene Riemenscheibe und einen schaltbaren Freilauf zum Koppeln der Riemenscheibe mit und/oder Entkoppeln der Riemenscheibe von einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors aufweist, bei dem vor Beginn eines Standklimatisierungsbetriebs, bei dem eine elektrische Maschine über den Riemen einen Klimakompressor einer Klimaanlage antreibt, der Freilauf mit einem Schaltsignal (12) zum Schalten des Freilaufsineine Freilaufstellung zum Entkoppeln der Riemenscheibe beaufschlagt wird und nachfolgend vor dem Beginn des Standklimatisierungsbetriebs ein Testmoment (14) in die Riemenscheibe eingeleitetwird, wobei das Testmoment (14) einen geringeren Betrag als ein minimales Schleppmoment der Antriebswelle im Leerlaufzustand und/oder als ein nominales Nenndrehmoment zum Betrieb des Klimakompressors aufweist. Durch das in die Riemenscheibe eingeleitete vergleichsweise geringe Testmoment (14) kann überprüft werden, ob der Freilauf verklemmt ist, und in diesem Fall geeignete Maßnahmen zur Aufhebung der Verklemmung eingeleitet werden bevor ein Standklimatisierungsbetrieb vorgenommen werden soll, so dass ein störungsarmer Standklimatisierungsbetrieb eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von

Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs, mit dessen Hilfe zwischen verschiedenen Betriebsmodi gewechselt werden kann.

Aus WO 2015/014361 A2 ist eine Riemenscheibenanordnung bekannt, bei der eine über einen Riemen mit Nebenaggregaten gekoppelte Riemenscheibe über einen schaltbaren Klinkenfreilauf mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelt werden kann. Mit Hilfe eines an dem Riemen angebundenen Riemenstartergenerators („RSG") kann in einem Standklimatisierungsbetrieb, wenn die Riemenscheibe von der Antriebswelle des ausgeschalteten Kraftfahrzeug motors abgekoppelt ist, ein an dem Riemen ebenfalls angebundener Klimakompressor einer Klimaanlage angetrieben werden.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis Störungen, die einen Standklimatisierungsbetrieb beeinträchtigen, zu vermeiden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen anzugeben, die einen störungsarmen Standklimatisierungsbetrieb eines Kraftfahrzeugs ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merk- malen des Anspruchs 1 . Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betrieb einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, wobei die Riemenscheibenanordnung eine über einen Riemen mit den Nebenaggregaten verbundene Riemenscheibe und einen schaltbaren Freilauf zum Koppeln der Riemenscheibe mit und/oder Entkoppeln der Riemenscheibe von einer Antriebswelle eines Kraftfahr- zeugmotors aufweist, bei dem vor Beginn eines Standklimatisierungsbetriebs, bei dem eine elektrische Maschine über den Riemen einen Klimakompressor einer Klimaanlage antreibt, der Freilauf mit einem Schaltsignal zum Schalten des Freilaufs in eine Freilaufstellung zum Entkoppeln der Riemenscheibe beaufschlagt wird und nachfol- gend vor dem Beginn des Standklimatisierungsbetriebs ein Testmoment in die Riemenscheibe eingeleitet wird, wobei das Testmoment einen geringeren Betrag als ein minimales Schleppmoment der Antriebswelle im Leerlaufzustand und/oder als ein nominales Nenndrehmoment zum Betrieb des Klimakompressors aufweist. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass der schaltbare Freilauf in einer Sperrstellung, in welcher die Riemenscheibe mit der Antriebswelle gekoppelt ist, verklemmen kann und die zum Schalten des Freilauf eingeleitete Kraft gegebenenfalls nicht ausreicht, um den Freilauf in die Freilaufstellung zu bewegen. Beispielsweise kann der Freilauf in einem ersten Ring schwenkbar gelagerte als Sperrklinken ausgestaltete Sperrelemente aufweisen, die in Vertiefungen eines koaxialen zweiten Rings zum drehmomentübertragenden Sperren des zweiten Rings mit dem ersten Ring eingreifen können. Bei einer zu starken Relativdrehung der Ringe zueinander in der gesperrten Drehrichtung könnte die Sperrklinke sich soweit aufrichten, dass sie zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring so stark verklemmt ist, dass die Sperrstellung von der zum Schalten des Freilauf vorgesehenen Aktorik nicht in die Freilaufstellung bewegt werden kann. Dies hat bei einem gewünschten Standklimatisierungsbetrieb zur Folge, dass die Antriebswelle des ausgeschalteten Kraftfahrzeugmotors an der Riemenscheibe unbeabsichtigt angekoppelt bleibt und ein entsprechend hohes Schleppmoment an der Riemenscheibe angreift. Das zusätzliche Schleppmoment kann zur Folge haben, dass das von der elektrischen Maschine bereitgestellte Drehmoment nicht ausreicht das Schleppmoment zu überwinden und den Klimakompressor der Klimaanlage anzutreiben. Selbst wenn die elektrische Maschine das angreifende Schleppmoment überwinden kann, muss die elektrische Maschine mit einer deutlich höheren Leistung betrieben werden, so dass die in einer insbesondere aufladbaren Batterie gespeicherte elektrische Energie möglicherweise nicht ausreicht, die im Standklimatisierungsbetrieb vorgesehene Klimatisierung tatsächlich zu erreichen.

Durch das vergleichsweise geringe Testmoment kann die elektrische Maschine mit einer geringen Leistung versuchen den Riemen und die Riemenscheibe zu bewegen. Wenn der Freilauf nicht verklemmt ist und ordnungsgemäß in seine Freilaufstellung geschaltet ist, können der Riemen und die Riemenscheibe von der elektrischen Maschine angetrieben werden. Diese Bewegung kann leicht detektiert werden und signalisieren, dass durch den Freilauf kein Problem vorliegt, das einen Standklimatisie- rungsbetrieb beeinträchtigen würde. Wenn stattdessen der Riemen und die Riemenscheibe von dem Testmoment nicht angetrieben werden können, kann dies ein den Standklimatisierungsbetrieb beeinträchtigendes Problem signalisieren. In diesem Fall können beispielsweise automatisch Maßnahmen eingeleitet werden, um einen Verklemmten Freilauf zu lösen, und/oder ein Warnsignal auszugeben, das einen Fahrer das Problem signalisiert und darüber informiert, dass ein späterer Standklimatisierungsbetrieb möglicherweise nicht möglich sein wird. Dadurch kann ein den Standklimatisierungsbetrieb beeinträchtigendes Problem bereits erkannt und/oder gelöst werden, bevor ein Standklimatisierungsbetrieb überhaupt beabsichtigt ist. Durch das in die Riemenscheibe eingeleitete vergleichsweise geringe Testmoment kann überprüft werden, ob der Freilauf verklemmt ist, und in diesem Fall geeignete Maßnahmen zur Aufhebung der Verklemmung eingeleitet werden bevor ein Standklimatisierungsbetrieb vorgenommen werden soll, so dass ein störungsarmer Standklimatisierungsbetrieb eines Kraftfahrzeugs ermöglicht ist. Das Testmoment kann insbesondere derart bemessen sein, dass ein Federelement eines in der Riemenscheibenanordnung vorgesehenen Entkopplers vorgespannt werden kann. Bei einem Nachlassen des Testmoments kann das Federelement in seine Ausgangslage federnd zurückschnappen, wodurch ein plötzlicher Impuls in die entgegengesetzte Umfangsrichtung auf den Freilauf einwirken kann. Bereits dieser von dem Entkoppler initiierter Impuls kann ausreichend sein eine zu starke Relativverdrehung der Ringe des Freilaufs aufzuheben und die Verklemmung zu lösen. Insbesondere ist der Freilauf in den Entkoppler integriert, so dass sich entsprechend kurze Kraftübertragungswege ergeben. Vorzugsweise wird das Einleiten des Testmoments mindestens einmal wiederholt. Dadurch kann überprüft werden, ob durch das vorherige Ein- leiten des Testmoments eine Blockade des Freilaufs bereits aufgehoben ist. Gegebenenfalls kann der Betrag des Testmoments in der nachfolgenden Wiederholung jeweils erhöht werden. Insbesondere erst wenn nach mehreren Wiederholungen des Einleitens des Testmoments immer noch keine Bewegung des Riemens und/oder der Riemenscheibe detektiert werden kann, kann eine Fehlermeldung ausgegeben wer- den. In diesem Fall ist es auch möglich, dass ein anderes Problem das Schalten des Freilaufs in die Freilaufstellung verhindert, beispielsweise ein unterbrochenes Schaltsignal zum Aktor des Freilaufs. Ein geeigneter schaltbarer Freilauf ist beispielsweise in WO 2015/021974 A1 beschrieben, auf dessen Inhalt als Teil der Erfindung hiermit Bezug genommen wird. Ein erster Ring des Freilaufs kann als Innenring ausgestaltet sein, während ein zweiter Ring als Außenring ausgestaltet ist. Alternativ kann der erste Ring als Außenring ausgestaltet sein, während der zweite Ring als Innenring ausgestaltet ist. Ein Ring des Freilaufs kann insbesondere drehfest mit der Riemenscheibe gekoppelt sein, während der andere Ring insbesondere drehfest mit der Antriebswelle gekoppelt sein kann. Insbesondere sind mehrere Sperrelemente in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei es möglich ist, dass mehrere in die eine Umfangsrichtung sperrende erste Sperrelemente und mehrere in eine der ersten Umfangsrichtung entgegen gerichteten zweiten Umfangsrichtung sperrende zweite Sperrelemente vorgesehen sind. Der erste Ring und/oder der zweite Ring weist insbesondere eine Sperrvertiefung auf, in welche das Sperrelement insbesondere von einem Schaltring und/oder einem Federelement in die Sperrstellung hinein gedrückt werden kann, um zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring ein Drehmoment zu übertragen. In der Sperr- Stellung kann das Sperrelement insbesondere formschlüssig zwischen dem ersten Ring und dem zweiten Ring verklemmt sein. Der Freilauf kann insbesondere in einer mit einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors gekoppelten Riemenscheibe, insbesondere zum Antrieb von Kraftfahrzeugnebenaggregaten und/oder zur Anbindung einer vorzugsweise als Startergenerator ausgebildeten elektrischen Maschine zum Starten des Kraftfahrzeugmotors, vorgesehen sein, um die Riemenscheibe über den Freilauf mit der Antriebswelle zu koppeln. Der Freilauf kann insbesondere als einseitiger schaltbarer Freilauf oder zweiseitig schaltbarer Freilauf ausgestaltet sein. Der Freilauf kann beispielsweise als Klinkenfreifreilauf, Klemmkörperfreilauf oder Rollenfreilauf ausgestaltet sein. Hierzu kann das Sperrelement insbesondere als schwenk- bar gelagerte Sperrklinke ausgestaltet sein, die vorzugsweise in der Sperrstellung in eine Sperrvertiefung hinein geschwenkt sein kann. Das Sperrelement kann auch als Klemmkörper ausgestaltet sein, der beispielweise in einem Käfig kippbar gelagert sein kann und von einem Schaltring in eine bei der Drehmomentübertragung insbesondere selbstverstärkende Klemmposition in der Sperrstellung verkippt werden kann. Das Sperrelement kann auch als Rollkörper, beispielsweise Zylinder oder Kugel, ausgestaltet sein, der von einem Schaltring in Umfangsrichtung entlang einer schiefen Ebene in eine bei der Drehmomentübertragung insbesondere selbstverstärkende Klemmposition in der Sperrstellung verlagert werden kann. Je nach Ausgestaltung des Sperrelements kann das Sperrelement bei der Bewegung zwischen der Freilaufstellung und der Sperrstellung eine Schwenkbewegung, eine Verlagerung in radialer Richtung und/oder eine Verlagerung in Umfangsrichtung ausführen. Wenn beispielsweise der zweite Ring den ersten Ring überholt, kann im gesperrten Zustand des Freilaufs von dem zweiten Ring eine Drehmomentübertragung an den ersten Ring in der ersten Umfangsrichtung erfolgen. Wenn der erste Ring den zweiten Ring überholt, kann im gesperrten Zustand des Freilaufs von dem ersten Ring eine Drehmomentübertragung an den zweiten Ring in einer der ersten Umfangsrichtung entgegen gesetzten zweiten Umfangsrichtung erfolgen. Insbesondere ist ein Schaltring zum Bewegen der ersten Sperrelemente zwischen der Freilaufstellung und der Sperrstellung vorgesehen. Der Schaltring kann beispielsweise mit Hilfe eines Aktors vorzugsweise gegen die Federkraft einer Rückstellfeder betätigt werden. Die Rückstellfeder kann den Schaltring bei einer nachlassenden Betätigungskraft des Aktors in eine definierte Ausgangsstellung zurück bewegen. Das Testdrehmoment kann insbesondere von der elektrischen Maschine erzeugt werden. Die elektrische Maschine ist hierzu insbesondere mit einer vorzugsweise aufladbaren Kraftfahrzeugbatterie elektrisch verbunden. Die elektrische Maschine ist insbesondere als Startergenerator, insbesondere Riemenstartergenerator („RSG"), ausgestaltet, um durch Einleiten eines entsprechend hohen Startmoments den Kraftfahr- zeugmotor zu starten.

Die Riemenscheibe kann beispielsweise über einen Flachriemen, Keilriemen, Zahnriemen an ein Nebenaggregat, beispielsweise Kraftstoffpumpe, Motorölpumpe, Startergenerator, Klimakompressor angeschlossen sein. Insbesondere kann die Riemen- Scheibenanordnung einen Riemenscheibendämpfer zum Schutz des Riemens und/oder einen Kurbelwellentilger zum Schutz der Antriebswelle aufweisen, um Drehschwingungen und/oder Spitzenmomente zu dämpfen oder zu tilgen. Insbesondere ist der Betrag des Testmoments größer als ein zu erwartendes maximales Klemmmoment von Sperrelementen des Freilaufs in einer Sperrstellung zum Koppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle. Dies ermöglicht es bei einem entgegen der für den Standklimatisierungsbetrieb vorgesehenen Drehrichtung des Testmoments eine zu starke Relativdrehung der Ringe des Freilaufs rückgängig zu machen und hierzu die in der verklemmten Stellung vorliegende Reibungskraft zu überwinden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass vom Niveau des Testmoments ausgehend das in die Riemenscheibe eingeleitete Drehmoment auf das Nenndrehmoment zum Betrieb des Klimakompressors erhöht wird oder vom Niveau des Testmoments ausgehend das in die Riemenscheibe eingeleitete Drehmoment auf Null abgesenkt wird und erst nach Ablauf einer Ruhezeit das in die Riemenscheibe eingeleitete Drehmoment auf das Nenndrehmoment zum Betrieb des Klimakompressors erhöht wird. Das Testmoment kann dadurch unmittelbar vor dem Beginn des Standklimatisierungsbetriebs ein- geleitet werden und in dem Fall, dass kein verklemmter Freilauf detektiert wird, auf das für den Standklimatisierungsbetrieb vorgesehene Niveau erhöht werden. Ein mehrmaliges Ein- und Ausschalten der elektrischen Maschine kann dadurch eingespart werden. Es ist aber auch möglich zwischen der Zeitdauer des anliegenden Testmoments und dem Beginn des Standklimatisierungsbetriebs eine Ruhezeit vorzu- sehen, in der von der elektrischen Maschine kein Drehmoment erzeugt wird. Dadurch kann genügend Zeit für eine Diagnose des Zustands des Freilaufs vorgesehen sein. Insbesondere kann dadurch das Einleiten des Testmoments unmittelbar im Anschluss an eine Situation erfolgen, in welcher der Freilauf in die Freilaufstellung geschaltet werden soll, so dass bereits mit einem erheblichen Abstand zum Beginn des Stand- klimatisierungsbetriebs eine Diagnose des Freilaufs und gegebenenfalls eine Korrekturmaßnahme eingeleitet werden kann. Wenn dann der Standklimatisierungsbetrieb eingeleitet werden soll, ist bereits sichergestellt, dass er durchgeführt werden kann, so dass der Standklimatisierungsbetrieb ohne Zeitverzögerung beginnen kann. Besonders bevorzugt ist die Drehrichtung des Testmoments entgegen der Drehrichtung des Nenndrehmoments zum Betrieb des Klimakompressors gerichtet. Eine zu starke Relativverdrehung der Ringe des Freilaufs kann dadurch rückgängig gemacht werden. Insbesondere wird bei einer stillstehenden Antriebswelle das von einer elektrischen Maschine erzeugte Testmoment in die Riemenscheibe eingeleitet. Wenn der Kraftfahrzeugmotor ausgeschaltet ist und die Antriebswelle stillsteht, wird in einem nachfolgenden Betriebszustand in der Regel entweder der Kraftfahrzeugmotor gestartet oder der Standklimatisierungsbetrieb begonnen, wobei sich der Freilauf für den Motorstart in der Sperrstellung befinden kann und für den Standklimatisierungsbetrieb in die Freilaufstellung bewegt werden kann. Dies ermöglicht es das Testmoment nur dann einzuleiten, wenn ein Signal zur Einleitung des Standklimatisierungsbetriebs vorliegt. Ein unnötiges Schalten des Freilaufs mit Hilfe eines von der elektrischen Ma- schine erst zu erzeugenden Startmoments, wenn für einen nachfolgenden Motorstart der Freilauf sowieso in der Sperrstellung verbleiben soll, kann dadurch vermieden werden. Die Belastungen des Freilaufs können dadurch gering gehalten werden und ein unnötiger Energieverbrauch vermieden werden. Vorzugsweise wird nach einem Ausschalten des Kraftfahrzeugmotors, insbesondere in einer Start/Stopp-Situation, und während eines Ausdrehens der Antriebswelle der Freilauf mit einem Schaltsignal zum Schalten des Freilaufs in die Freilaufstellung beaufschlagt. Durch die ausdrehende Antriebswelle kann einer der Ringe des Freilaufs mitgenommen werden, so dass bei einer geringen Relativdrehzahl der Ringe des Frei- laufs und einem geringen anliegenden Drehmoment der Freilauf leicht in seine Freilaufstellung bewegt werden kann. Ein möglicherweise verklemmtes Sperrelement kann dabei leicht gelöst werden, ohne dass hierzu während des Ausdrehens der Antriebswelle ein separat erzeugtes Testmoment eingeleitet werden müsste. Insbesondere kann hierbei das Testdrehmoment durch die Drehungleichförmigkeit des Kraft- fahrzeugmotors eingeleitet werden, ohne dass hierzu das Testmoment von einer elektrischen Maschine erzeugt werden muss. Die von dem Kraftfahrzeugmotor kommenden und über die Antriebswelle in den Freilauf eingeleiteten Drehungleichförmig- keiten können ein Lösen der Sperrelemente aus den Sperrvertiefungen begünstigen und ein Verklemmen vermeiden. Gegebenenfalls wird nach dem vollständigen Aus- drehen der Antriebswelle in den Stillstand der Freilauf mit einem Schaltsignal zum Schalten des Freilaufs in die Sperrstellung beaufschlagt, so dass sich der Freilauf ohne verklemmte Sperrelemente bereits in der Sperrstellung befinden kann oder bei einem nachfolgend eingeleiteten Drehmoment automatisch in die Sperrstellung bewegt. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass zum Starten des Kraftfahrzeugmotors während des Standklimatisierungsbetriebs, insbesondere mit Hilfe der elektrischen Maschine, die Drehzahl der Riemenscheibe unter eine definierte Schaltschwelle zum Schalten des Freilaufs abgesenkt wird, nachfolgend der Freilauf bei einer Drehzahl der Riemenscheibe unterhalb der Schaltschwelle in eine Sperrstellung zum Koppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle geschaltet wird und nachfolgend, insbesondere mit Hilfe der elektrischen Maschine, der Kraftfahrzeugmotor gestartet wird. Durch die abgesenkte Drehzahl kann der Freilauf bei einer entsprechend geringen Differenzdrehzahl in seine Sperrstellung geschaltet werden. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass die Sperrelemente erst gar nicht in Sperrvertiefungen gelangen oder in der Sperrvertiefung so hart anschlagen, dass sich die Sperrelemente verbiegen oder in der Sperrvertiefung verklemmen. Das Risiko, dass durch den Freilauf eine Störung beim Standklimatisierungsbetrieb auftritt, kann dadurch gesenkt werden. Nach dem Schalten des Freilaufs in die Sperrstellung, kann das von der elektrischen Maschine eingeleitete Drehmoment gegebenenfalls erhöht werden, um den Kraftfahrzeugmotor zu starten. Ein vollständiges Absenken der Drehzahl auf Null ist hierbei nicht erforderlich, so dass der Kraftfahrzeugmotor entsprechend schnell aus dem Standklimatisierungsbetrieb heraus gestartet werden kann. Insbesondere wird nach einer Beendigung des Standklimatisierungsbetriebs bei ausgeschaltetem Kraftfahrzeugmotor der Freilauf in eine Sperrstellung zum Koppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle geschaltet. Durch den in der Sperrstellung befindlichen Freilauf kann dann ohne Zeitverzögerung ein nachfolgendes Starten des Kraftfahrzeug motors erfolgen.

Vorzugsweise wird der Freilauf bei stillstehender Riemenscheibe mit einem Schaltsignal zum Schalten des Freilaufs in die Sperrstellung beaufschlagt. Wenn die Riemenscheibe nach der Beendigung des Standklimatisierungsbetriebs vollständig ausgedreht ist, kann der Freilauflauf mit dem Schaltsignal für die Sperrstellung beaufschlagt werden. Bei einer geeigneten Relativlage der Ringe des Freilaufs können dann ohne die Gefahr eines Verklemmens die Sperrelemente in die Sperrvertiefungen bewegt werden. Bei einer hierfür nicht geeigneten Relativlage der Ringe, können die Sperrelemente zumindest in die Nähe der Sperrvertiefungen bewegt werden und bei einem beginnenden Startvorgang für den Kraftfahrzeugmotor unmittelbar in die nächste Sperrvertiefung gelangen, ohne dass hierbei starke An Schlagkräfte zu befürchten sind, aufgrund dessen die Sperrelemente in den Sperrvertiefungen verklemmen könnten. Besonders bevorzugt wird nach dem Beaufschlagen des Freilaufs mit einem Schaltsignal zum Schalten des Freilaufs in die Sperrstellung ein Schaltdrehmoment in die Riemenscheibe eingeleitet, um den Freilauf in die Sperrstellung zu bewegen, wobei das Schaltdrehmoment einen geringeren Betrag als ein minimales Schleppmoment der Antriebswelle im Leerlaufzustand und/oder als ein nominales Nenndrehmoment zum Betrieb des Klimakompressors aufweist. Wenn nach der Beaufschlagung des Schaltsignals die Sperrelemente des Freilaufs noch nicht in die Sperrvertiefungen gelangt sind, können durch das Schaltdrehmoment die Ringe des Freilaufs gegeneinander verdreht werden, so dass die Sperrelemente in die Sperrvertiefungen eingreifen können. Ferner können die Ringe des Freilaufs soweit gegeneinander verdreht wer- den, dass die Sperrelement an einem der von den in Umfangsrichtung weisenden Enden der Sperrvertiefungen ausgebildeten Anschlägen in Anlage kommen, so dass sich der Freilauf für einen nachfolgenden Startvorgang des Kraftfahrzeugmotors bereits in einer weitgehend optimalen Relativlage befindet. Der Betrag des Schaltdrehmoment kann hierbei dem Betrag des Testmoments entsprechen oder sogar noch geringer gewählt werden, sofern der Betrag des Schaltdrehmoments zumindest so hoch ist, dass die Ringe des Freilaufs im ungesperrten Zustand gegeneinander verdreht werden können. Vorzugsweise ist der Betrag des Schaltdrehmoments so niedrig, dass in der Sperrstellung des Freilaufs das anliegende Schleppmoment nicht überwunden werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:

Fig. 1 : ein Diagramm einer ersten Betriebsstrategie für den Start eines Standklimatisierungsbetriebs,

Fig. 2: ein Diagramm einer zweiten Betriebsstrategie für den Start des Standklimatisierungsbetriebs, Fig. 3: ein Diagramm einer dritte Betriebsstrategie für die Beendigung des Standklimatisierungsbetriebs und

Fig. 4: ein Diagramm einer vierte Betriebsstrategie für die Beendigung des Standklimatisierungsbetriebs.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Betriebsstrategie ist zu Beginn der betrachteten Zeit t ein Kraftfahrzeugmotor beispielsweise ausgeschaltet, so dass eine Motordrehzahl n_M des Kraftfahrzeugmotors unterhalb einer Leerlaufdrehzahl 10 liegt und Null beträgt. In diesem Zustand ist das Kraftfahrzeug beispielsweise parkend abgestellt und ausge- kühlt oder in einer Start/Stopp-Situation kurzzeitig ausgeschaltet. Ein Freilauf einer Riemenscheibenanordnung ist in dieser Situation von ein Aktor nicht betätigt und befindet sich in einer Sperrstellung, die einem Schaltzustand 12 von„0" entspricht. Eine Riemenscheibe der Riemenscheibenanordnung wird ebenfalls nicht gedreht, so dass die Riemenscheibe eine Riemenscheibendrehzahl n_R von Null aufweist. Eine als Rie- menstartergenerator ausgestaltete elektrische Maschine greift ebenfalls nicht über einen Riemen an der Riemenscheibe an, so dass die elektrische Maschine ein Drehmoment M von Null abgibt. Um den Standklimatisierungsbetriebs zu beginnen, soll zunächst eine über den Freilauf an die Riemenscheibe angekoppelte Antriebswelle eines ausgeschalteten Kraftfahrzeugmotors abgekoppelt werden. Hierzu wird zum Zeitpunkt ti versucht durch ein entsprechendes Schaltsignal den Freilauf in seine Freilaufstellung zu schalten, die einem Schaltzustand 12 von„1 " entspricht. Nachfolgend wird die elektrische Maschine im Motorbetrieb betrieben und gibt ein vergleichsweise geringes Testmoment 14 ab, das über den an der elektrischen Maschine angreifenden Riemen in die Riemenscheibe eingeleitet wird, die dadurch mit einer Testdrehzahl 16 dreht. Beispielsweise durch die Messung der Drehzahl der Riemenscheibe kann festgestellt werden, dass sich die Riemenscheibe dreht. Dies impliziert, dass der Freilauf sich tatsächlich in der Freilaufstellung befindet und nicht in der Sperrstellung entgegen des Schaltsignals für den Schaltzustand 12 verblieben ist, weil beispielsweise sich Sperrelemente des Freilaufs verklemmt haben. Wenn der Freilauf verklemmt gewesen wäre, wäre es nicht möglich gewesen bei dem anliegenden Testmoment 14 die Testdrehzahl 16 der Riemenscheibe zu messen. Stattdessen hätte die Drehzahl der Riemenscheibe weiterhin im Wesentlichen Null betragen. Aufgrund der in der Riemenscheibe vorliegenden Testdrehzahl 16 kann nachfolgend das von der elektrischen Maschine abgegebene Moment M auf ein Nenndrehmoment 18 erhöht werden, bei der die Riemenscheibe und ein über den Riemen angetriebener Klimakompressor einer Klimaanlage mit einer Nenndrehzahl 20 angetrieben werden können. Der Standklimatisierungsbetrieb ist dadurch ohne eine durch einen verklemmten Freilauf verursachte Störung erreicht.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Betriebsstrategie wird im Vergleich zu der in Fig. 1 dargestellten Betriebsstrategie das von der elektrischen Maschine erzeugte Testmoment 14 nur kurzzeitig in die Riemenscheibe eingeleitet und nachfolgend über eine Ruhezeit 22 wieder auf Null zurückgefahren. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt, der das Ende der Ruhezeit 22 definiert, ein Standklimatisierungsbetrieb gewünscht wird, kann das Nenndrehmoment 18 der elektrischen Maschine und die Nenndrehzahl 20 des Klimakompressors unmittelbar angesteuert werden, da bereits vor Beginn der Ruhezeit 22 durch das Testmoment 14 sichergestellt wurde, dass der Freilauf sich in seiner Freilaufstellung befindet. Hierbei ist es auch möglich die Drehrichtung des Riemens und der Riemenscheibe in die entgegengesetzte Richtung als im Standklimatisierungsbetrieb vorzusehen (gestrichelt dargestellt), wodurch eine gegebenenfalls vorliegende zu starke Relativdrehung der Ringe des Freilaufs rückgängig gemacht werden kann. Wenn wie in Fig. 3 dargestellt im laufenden Standklimatisierungsbetrieb der Kraftfahrzeugmotor gestartet werden soll, kann zu einem Zeitpunkt ti die elektrische Maschine von dem Motorbetrieb in den Generatorbetrieb wechseln und dadurch den Riemen abbremsen, wodurch die Drehzahl der Riemenscheibe abnimmt. Wenn die Drehzahl der Riemenscheibe unter eine vordefinierte Schaltdrehzahl abgesunken ist, wird der Freilauf zu einem Zeitpunkt t₂ mit einem Schaltsignal beaufschlagt, um in den Sperrzustand zu wechseln. Zu einem Zeitpunkt t₃, wenn sich der Freilauf sicher im Sperrzustand befindet, kann die elektrische Maschine im Motorbetrieb ein Startmoment 24 in die Riemenscheibe und die über den Freilauf angekoppelte Antriebswelle des Kraftfahrzeugmotors einleiten, um den Kraftfahrzeugmotor zu starten. Nach dem Start des Kraftfahrzeugmotors kann der Kraftfahrzeugmotor mit seiner Leerlaufdrehzahl 10 betrieben werden. Hierbei ist es möglich, dass der Kraftfahrzeugmotor eine so hohe Leistung erzeugt, dass das von dem Kraftfahrzeugmotor erzeugte Drehmoment M zum Betrieb der Riemenscheibe und des Klimakompressors mit der Nenndrehzahl 20 ausreicht und gegebenenfalls sogar die im Generatormodus betriebene elektrische Maschine antreibt. Dadurch kann die elektrische Maschine elektrische Energie erzeugen, die beispielsweise zum Betrieb der elektrischen Maschine im Motorbetrieb während des nächsten Standklimatisierungsbetriebs in einer aufladbaren Batterie gespeichert werden kann.

Wenn wie in Fig. 4 dargestellt der Kraftfahrzeugmotor nicht im laufenden Standklimatisierungsbetrieb gestartet werden soll, ist es im Vergleich zu der in Fig. 3 dargestellten Betriebsstrategie möglich zu einem Zeitpunkt ti, wenn der Standklimatisierungsbetrieb beendet werden soll, das von der elektrischen Maschine abgegebene Drehmo- ment M auf Null abzusenken und die Riemenscheibendrehzahl n_R auf Null auslaufen zu lassen. Wenn der Stillstand der Riemenscheibe erreicht ist, kann der Freilauf mit einem Schaltsignal zum Schalten in die Sperrstellung beaufschlagt werden. Damit der Freilauf die Sperrstellung tatsächlich erreicht, kann nachfolgend von der elektrischen Maschine kurzzeitig ein geringes Schaltdrehmoment in die Riemenscheibe eingeleitet werden, um sicherzustellen, dass die Sperrelemente des Freilaufs in den Sperrvertiefungen eingesetzt sind. Bei einem nachfolgenden Start des Kraftfahrzeugmotors kann das Startmoment 24 unmittelbar ohne Zeitverzögerung von der elektrischen Maschine erzeugt werden, ohne eine durch den Freilauf verursachte Störung oder Verzögerung zu befürchten.

Die in Fig. 3 und/oder in Fig. 4 dargestellte Betriebsstrategie kann sich an die in Fig. 1 und/oder in Fig. 2 dargestellte Betriebsstrategie zeitlich anschließen.

Bezuqszeichenliste

10 Leerlaufdrehzahl

12 Schaltzustand

14 Testmoment

16 Testdrehzahl

18 Nenndrehmoment

20 Nenndrehzahl

22 Ruhezeit

24 Startmoment

26 Schaltdrehmoment

M Drehmoment

n_M Motordrehzahl

n_R Riemenscheibendrehzahl

t Zeit

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Betrieb einer Riemenscheibenanordnung zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeugs,

wobei die Riemenscheibenanordnung eine über einen Riemen mit den Nebenaggregaten verbundene Riemenscheibe und einen schaltbaren Freilauf zum Koppeln der Riemenscheibe mit und/oder Entkoppeln der Riemenscheibe von einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeugmotors aufweist,

bei dem vor Beginn eines Standklimatisierungsbetriebs, bei dem eine elektrische Maschine über den Riemen einen Klimakompressor einer Klimaanlage antreibt, der Freilauf mit einem Schaltsignal (12) zum Schalten des Freilaufs in eine Freilaufstellung zum Entkoppeln der Riemenscheibe beaufschlagt wird und

nachfolgend vor dem Beginn des Standklimatisierungsbetriebs ein Testmoment (14) in die Riemenscheibe eingeleitet wird, wobei das Testmoment (14) einen geringeren Betrag als ein minimales Schleppmoment der Antriebswelle im Leerlaufzustand und/oder als ein nominales Nenndrehmoment zum Betrieb des Klimakompressors aufweist.

Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem der Betrag des Testmoments (14) größer als ein zu erwartendes maximales Klemmmoment von Sperrelementen des Freilaufs in einer Sperrstellung zum Koppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle ist.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem vom Niveau des Testmoments (14) ausgehend das in die Riemenscheibe eingeleitete Drehmoment (M) auf das Nenndrehmoment (18) zum Betrieb des Klimakompressors erhöht wird oder vom Niveau des Testmoments (14) ausgehend das in die Riemenscheibe eingeleitete Drehmoment (M) auf Null abgesenkt wird und erst nach Ablauf einer Ruhezeit (22) das in die Riemenscheibe eingeleitete Drehmoment (M) auf das Nenndrehmoment (18) zum Betrieb des Klimakompressors erhöht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Drehrichtung des Testmoments (14) entgegen der Drehrichtung des Nenndrehmoments zum Betrieb des Klimakompressors gerichtet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem bei einer stillstehenden Antriebswelle das von einer elektrischen Maschine erzeugte Testmoment (14) in die Riemenscheibe eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem nach einem Ausschalten des Kraftfahrzeugmotors, insbesondere in einer Start/Stopp-Situation, und während eines Ausdrehens der Antriebswelle der Freilauf mit einem Schaltsignal zum Schalten des Freilaufs in die Freilaufstellung beaufschlagt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zum Starten des Kraftfahrzeugmotors während des Standklimatisierungsbetriebs, insbesondere mit Hilfe der elektrischen Maschine, die Drehzahl (n_R) der Riemenscheibe unter eine definierte Schaltschwelle zum Schalten des Freilaufs abgesenkt wird, nachfolgend der Freilauf bei einer Drehzahl (n_R) der Riemenscheibe unterhalb der Schaltschwelle in eine Sperrstellung zum Koppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle geschaltet wird und nachfolgend, insbesondere mit Hilfe der elektrischen Maschine, der Kraftfahrzeugmotor gestartet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem nach einer Beendigung des Standklimatisierungsbetriebs bei ausgeschaltetem Kraftfahrzeugmotor der Freilauf in eine Sperrstellung zum Koppeln der Riemenscheibe mit der Antriebswelle geschaltet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Freilauf bei stillstehender Riemenscheibe mit einem Schaltsignal (12) zum Schalten des Freilaufs in die Sperrstellung beaufschlagt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem nach dem Beaufschlagen des Freilaufs mit einem Schaltsignal (12) zum Schalten des Freilaufs in die Sperrstellung ein Schaltdrehmoment (26) in die Riemenscheibe eingeleitet wird, um den Freilauf in die Sperrstellung zu bewegen, wobei das Schaltdrehmoment (26) einen ge- ringeren Betrag als ein minimales Schleppmoment der Antriebswelle im Leerlaufzustand und/oder als ein nominales Nenndrehmoment zum Betrieb des Klimakompressors aufweist.